南京航空航天大学2013电子电路设计比赛试题B射频宽带放大器

电子设计竞赛吴帆2013.11.1一、任务用指定的2片OPA2695，设计并制作一个射频宽带放大器。OPA2695HighbandwidthCurrentfeedbackSlewrate：2900V/usLowinputvoltagenoiseGain=+2V/Vbandwidth(850MHz)Gain=+8V/Vbandwidth(450MHz)Outputvoltageswing:±4.1V二、要求1．基本要求（1）电压增益Av≥20dB，输入电压有效值Ui≤20mV。Av在0～20dB范围内可调。（2）最大输出正弦波电压有效值Uo≥200mV，输出信号波形无明显失真。（3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥20MHz，并要求在1MHz～15MHz频带内增益起伏≤1dB。（4）放大器的输入阻抗=50Ω，输出阻抗=50Ω。2．发挥部分（1）电压增益Av≥60dB，输入电压有效值Ui≤1mV。Av在0～60dB范围内可调。（2）在Av≥60dB时，输出端噪声电压的峰峰值Uonpp≤300mV。（3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥100MHz，并要求在1MHz～80MHz频带内增益起伏≤1dB。该项目要求在Av≥60dB（或可达到的最高电压增益点），最大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。（4）最大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，输出信号波形无明显失真。（5）其他（例如进一步提高放大器的增益、带宽等）。三、说明1．作品只能用一块自制的电路板，不得采用多块电路板级联方式。2．采用可调电阻方式调节增益。3．要求负载电阻两端预留测试端子。最大输出正弦波电压有效值应在RL=50条件下测试（要求RL阻值误差≤5%），如负载电阻不符合要求，该项目不得分。4．评测时自备一台220V交流输入的直流稳压电源。5.建议的测试框图如图1所示，可采用点频测试法。射频宽带放大器幅频特性示意图如图2所示。基本要求（1）电压增益Av≥20dB，输入电压有效值Ui≤20mV。Av在0～20dB范围内可调。注：电压放大倍数=10电压增益Av201.电压放大10倍（输入电压20mv，输出200mv）2.增益连续可调（电位器调节，改变反馈电阻大小）基本要求（2）最大输出正弦波电压有效值Uo≥200mV，输出信号波形无明显失真。1.有效值大于等于200mv（增益Av=20dB）2.波形无明显失真（对波形信号质量带宽有一定的要求）基本要求（3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥20MHz，并要求在1MHz～15MHz频带内增益起伏≤1dB。1.BW（-3dB带宽）下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥20MHz（带宽要足够大,电路板布线难度很高）2.Ripple（带内波动）1MHz～15MHz频带内增益起伏≤1dB（滤波电路的阶数足够多，四阶以上；带内起伏足够小，无源Butterworthfilter）3.GBP（增益带宽积）200MHz=20MHz（带宽）*10(增益)基本要求（4）放大器的输入阻抗=50Ω，输出阻抗=50Ω。做好阻抗匹配inputImpedance：Noninverting=280kΩ||1.2pFInverting=29ΩClosed-loopoutputinpedance=0.04Ω可能出现的问题：1.波形输出严重失真，甚至震荡解决方案：加（弥勒）补偿电容输出端串联电阻2.带宽达不到要求解决方案：印制电路板，pcb板注意电路设计的布线，尽量直线方式，并且信号线与地线同时布。线要尽可能的短，减少分布电容和杂散电容的影响发挥部分2．发挥部分（1）电压增益Av≥60dB，输入电压有效值Ui≤1mV。Av在0～60dB范围内可调。（2）在Av≥60dB时，输出端噪声电压的峰峰值Uonpp≤300mV。（3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤0.3MHz，上限频率fH≥100MHz，并要求在1MHz～80MHz频带内增益起伏≤1dB。该项目要求在Av≥60dB（或可达到的最高电压增益点），最大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。（4）最大输出正弦波电压有效值Uo≥1V，输出信号波形无明显失真。（5）其他（例如进一步提高放大器的增益、带宽等）。增益变大噪声要求高带宽变大三、说明1．作品只能用一块自制的电路板，不得采用多块电路板级联方式。2．采用可调电阻方式调节增益。3．要求负载电阻两端预留测试端子。最大输出正弦波电压有效值应在RL=50条件下测试（要求RL阻值误差≤5%），如负载电阻不符合要求，该项目不得分。只能使用一块电路板，不然根本不能达到要求RL=50需要加驱动电路由于这道题目的难度较大，将会出现很多不可预知的困难，希望同学们在做这道题的时候多思考，多总结。遇到问题的时候要深入思考问题产生的原因，多做几块电路，保证焊接的美观和布线的合理。祝各位同学都能取得好成绩！